반세기의 공백기를 거쳐, 토륨은 연료원으로서 원자력 연구의 최전선으로 돌아왔습니다. 2025년 중국은 고비사막에 토륨 기반 용융염 시범 원자로 건설을 시작할 계획이다.
중국과학원이 관리하는 10메가와트 원자로 프로젝트 상하이 응용물리연구소(SINAP)에 따르면 2030년까지 운영될 예정이다. 환경 영향 보고서 10월에 아카데미에서 출시되었습니다. 이 프로젝트는 2MW 실험 버전을 따릅니다. 완전한 2021년부터 운영해왔습니다.
중국의 노력으로 인해 중국은 토륨 기반 연료 증식과 용융염 원자로 모두에서 선두에 서게 되었습니다. 세계 곳곳의 여러 회사가 이러한 종류의 연료나 원자로에 대한 계획을 개발하고 있지만 아직까지 이를 운영한 회사는 없습니다. 중국의 시범 프로젝트 이전에 마지막으로 가동된 용융염 원자로는 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 원자로였다. 용융염 원자로 실험우라늄을 사용하여 실행되었습니다. 1969년에 문을 닫았습니다.
화성암과 무거운 광물 모래에서 발견되는 토륨-232는 풍족한 지구에서는 핵연료에 흔히 사용되는 동위원소인 우라늄-235보다 그러나 이 약한 방사성 금속은 직접 핵분열성이 아닙니다. 에너지를 생성하는 원자핵이 쪼개지는 핵분열을 겪을 수 없습니다. 따라서 먼저 핵분열성 우라늄-233으로 변환되어야 합니다. 이는 기술적으로는 가능하지만 경제적이고 실용적인지는 확실하지 않습니다.
중국의 토륨 원자로 발전
토륨의 매력은 특히 인도와 같은 국가에서 우라늄에 대한 의존도를 줄여 에너지 자급자족을 달성하는 데 도움이 될 수 있다는 것입니다. 엄청난 토륨 매장량. 그러나 중국은 다른 방식으로 이를 조달할 수도 있습니다. 이 원소는 중국의 거대한 희토류 광산 산업의 폐기물입니다. 이를 활용하면 실질적으로 무한한 연료 공급이 가능해집니다. 이미 중국 간쑤성은 해양 및 항공우주 애플리케이션 이러한 미래 에너지 공급을 염두에 두고, 국영 신화통신에 따르면.
중국 원자로에 대한 기술적인 세부 사항이 거의 존재하지 않으며 SINAP는 이에 응답하지 않았습니다. IEEE 스펙트럼의 정보 요청. 중국과학원의 환경 영향 보고서에는 용융염 원자로 노심의 높이가 3m, 직경이 2.8m에 달할 것이라고 명시되어 있습니다. 이 발전소는 700°C에서 작동하고 10MW의 전력과 함께 60MW의 열 출력을 갖습니다.
용융염 증식 원자로는 토륨 연료에 대한 가장 실행 가능한 설계라고 말합니다. 찰스 포스버그MIT의 핵 과학자입니다. 이런 종류의 반응기에서는 불화토륨이 반응기 노심의 용융염에 용해됩니다. 토륨-232를 연료로 만들기 위해 토륨-233에 방사선을 조사하면 중간체인 프로트악티늄-233으로 붕괴한 다음 핵분열성 우라늄-233으로 변합니다. 이 연료 증식 과정에서 프로트악티늄은 붕괴되는 동안 원자로 노심에서 제거된 다음 우라늄-233으로 노심으로 반환됩니다. 핵분열이 발생하면 열이 발생하고 증기가 발생하여 터빈을 구동하여 전기를 생산합니다.
그러나 토륨 사용에는 많은 어려움이 따른다. 가장 큰 문제는 확산 위험을 다루는 것입니다. 토륨이 우라늄-233으로 변환되면, 핵무기에 직접 사용 가능. “이것은 분리된 플루토늄과 비슷한 품질이므로 매우 위험합니다.”라고 말합니다. 에드윈 라이먼원자력안전국장 관심 있는 과학자 연합 워싱턴 DC에서 작동 중에 연료가 원자로 노심 안팎으로 순환하는 경우, 이 움직임은 우라늄-233을 도난당할 수 있는 경로를 제공한다고 그는 말합니다.
토륨 연료는 원자력 부문을 매력적으로 만듭니다.
용융염 원자로를 개발하는 대부분의 그룹은 적어도 단기적으로는 우라늄 또는 우라늄 혼합물을 연료로 사용하는 데 중점을 두고 있습니다. 자연 자원 그리고 애빌린 기독교 대학교텍사스주 애빌린에 있는 두 회사는 이후 1MW 액체-용융-염 원자로에 대해 협력하고 있습니다. 건축허가를 받고 지난 9월 미국 원자력규제위원회(Nuclear Regulatory Commission)에서 발표한 내용입니다. Kairos Power는 테네시주 오크리지에서 우라늄 기반의 불소염 냉각 고온 원자로를 개발하고 있습니다. 삼중 구조 등방성(TRISO) 입자 연료. 회사는 10월 Google과 계약을 체결했습니다. 2035년까지 데이터 센터에 전력을 공급하기 위해 총 500MW를 제공합니다.
그러나 토륨에 대한 열망은 중국만이 아닙니다. 일본, 영국, 미국 외에도 인도한 지점 또는 다른 지점에서 연료에 관심을 보였습니다. 확산 문제는 심각한 수준은 아닌 것으로 보이며 위험을 완화할 수 있는 방법이 있습니다. 덴마크의 코펜하겐 아토믹스예를 들어, 현재 토륨 기반 용융염 원자로 개발을 목표로 하고 있으며 2026년에 1MW 파일럿을 계획하고 있습니다. 용접해서 닫아라 그래서 도둑이 될 자들은 무기로 사용할 수 있는 물질을 얻기 위해 방사능이 높은 시스템을 부수고 열어야 합니다. 시카고 기반 클린 코어 토륨 에너지 혼합 토륨과 농축 우라늄을 개발했습니다. 고분석 저농축 우라늄(HALEU)) 연료는 무기에 사용할 수 없다고 합니다. 연료는 중수로용으로 설계되었습니다.
지난 50년 동안 정치적, 기술적 장애물로 인해 토륨 연료와 용융염 원자로 연구가 크게 소외되었을 수 있지만 둘 다 다시 원점으로 돌아왔습니다.
